GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法-检测标准-检测项目-北检院

标准中涉及的相关检测项目

标准《GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法》主要针对半导体X射线探测器系统和能谱仪的性能指标和测试方法进行相关描述。以下是该标准中提到的相关检测项目、检测方法以及涉及产品的概要：

检测项目：

1. 能量分辨率：衡量探测器系统分辨不同能量X射线能力的重要指标。

2. 峰形因子：用于表征探测系统能量响应特性的参数。

3. 漂移和噪声：探测器系统在信号处理过程中可能出现的稳定性和干扰问题。

4. 假峰和伪影：系统出现误测结果的现象。

检测方法：

1. 能量校准和线性度测试：利用已知能量的X射线源，对探测器进行能量刻度并测量其线性响应。

2. 能量分辨率检测：通过测量特定能量峰的全宽半高（FWHM）来评估仪器的分辨能力。

3. 灵敏度测试：使用标准样品，测量其投射到探测器上的X射线，通过统计学方法分析探测效率。

4. 背景噪声分析：在无外部信号下记录系统输出，评估系统在静态条件下的噪声水平。

涉及产品：

1. 半导体X射线探测器：用于直接将X射线转换成电信号的核心传感器。

2. X射线能谱仪：用于分析和识别X射线光谱的系统设备。

3. 辅助测试设备：例如信号处理单元、数据采集系统。

这个标准主要为那些使用和开发X射线半导体探测器和能谱仪的厂商和用户提供了检测和评估这些设备性能的指导和建议。

GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法的基本信息

标准名：半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法

标准号：GB/T 11685-2003

标准类别：国家标准(GB)

发布日期：2003-07-07

实施日期：2004-01-01

标准状态：现行

GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法的简介

本标准规定了半导体x射线探测器系统和半导体x射线能谱仪主要特性的测量方法。本标准适用于半导体x射线探测器系统和半导体x射线能谱仪主要性能的测量。GB/T11685-2003半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法GB/T11685-2003

GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法的部分内容

GB/T 11685—2003

本标准是对GB/T8992--1988《硅（锂）X射线探测器系统测量方法》和GB/T11685—1989《半导体X射线能谱仪的测量方法》的合并和修订。GB/T8992一1988和GB/T11685—1989均是非等效采用IEC60759：1983（见参考文献[1]）编制的。本标准代替GB/T8992-1988和GB/T11685—1989。本标准包括半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法。由于探测器系统的输出必须通过主放大器输人多道分析器，然后在多道分析器上获取X射线能谱方能观察和确定其性能特性，所以探测器系统和能谱仪基本上采用相同的测量方法。本标准既保留了GB/T11685--1989的完整性和GB/T8992一1988的可操作性，又通过有机地捏合，将两项标合并为统一的新版本。本标准对GB/T8992—1988和GB/T11685—1989的主要修改如下：a）

对半导体X射线探测器系统的测量不限于硅（锂）X射线探测器系统：对半导体X射线能谱仪，测量的是多道分析器上能谱（全能峰及峰位或谱线)的性能特性；b)

第3章的“术语和定义”按物理意义和逻辑关系排列，增加了“半导体探测器”“半导体X射线c)

探测器系统”和“主放大器”等术语，修改了“窗”、“基线”、“工作距离”等术语，删去了“门”、“模拟一数字变换器”等简单明了的术语；d)

参考IEC60759增加了第11章“过载效应”；修改了少量符号，例如，多道分析器的道数（道址)用㎡，而不用N或X；e）

f）扩展和充实了第5章“般原则”的内容，而测量要求（原基本要求）仅是其中的一条：一规范了“被测对象”、“测量设备”和“测量系统”的概念；一列出了主要被测的性能特性；一规定了测量的条件（包括环境条件和放射源等）；指出了探测器系统和能谱仪采用相同的测量方法以及细节上的差异。将“从X能量分辨率计算电噪声的近似值”的内容由正文调整为附录A；g）

h）规范了章条的标题和内容，例如，将第7章的标题由“脉冲幅度线性”直接改为“积分非线性”，第9章的标题由“脉冲幅度稳定性”改为“电压变化影响”、“温度效应”和“长时间不稳定性”；i）为提高本标准的可操作性，适应新技术的发展，测量中一般给出通用方法，特别具体的方法则用示例的形式给出；

格式按GB/T1.1一2000等标准的要求编写，在-些条中增加了子条标题，将图和表集中到正）

文的后面。

本标准的附录A是资料性附录。

本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会提出。本标准由核工业标准化研究所归口。本标准起草单位：核工业标准化研究所。本标准主要起草人：熊正隆。

1范围

半导体X射线探测器系统

和半导体X射线能谱仪的测量方法GB/T11685--2003

本标准规定了半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪主要特性的测量方法。本标准适用于半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪主要性能的测量2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T4079--1994用于电离辐射探测器的放大器和电荷灵敏前置放大器的测试方法(GB/T 4079—1994, neq IEC 61151:1992,Nuclear instrumentation--Amplifiers and preamplifiers usedwith detector of ionizing radiation-Test procedures)GB/T4960.6-1996核科学技术术语核仪器仪表（GB/T4960.6—1996，neqIEC60050（IEV50),International Electrotechnical Vocabulary,Chapter 391~394)3术语和定义

GB/T4960.6确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1

半导体探测器semiconductor detecton通常利用核辐射在半导体中产生的过剩自由电荷载流子的运动来探测人射辐射的探测器。[GB/T4960.6—1996的2.4.1]

注：本标准中的术语“探测器”若无特别说明均指半导体探测器。3.2

死层（半导体探测器的）dead layer(of semiconductor detector）半导体探测器中的一个层，粒子在该层内损失的能量的大部分对形成的信号无贡献。[GB/T 4960.6—1996的2.4.26

窗（探测器的）window(ofdetector）探测器中便于让被测辐射穿透过去的部分。［GB/T4960.6—1996的2.1.26]

半导体探测器的几何形状geometry of semiconductordetector在正常工作条件下，半导体探测器的灵敏体积的形状。3.5

效率（半导体探测器对单能辐射源的）efficiency（of semiconductor detector for mono-energeticradiation source)

GB/T11685—2003

半导体探测器测到谱分布中的粒子数与在同一时间间隔内射入探测器有效体积中的该种粒子数的比值。

能量分辨率（半导体探测器的）energyresolution（of semiconductordetector）半导体探测器对能谱的半高宽（FWHM)的贡献（包括探测器的漏电流噪声），通常用能量单位表示。

半嵩宽(FWHM)full width at half maximum(FWHM)在单峰构成的分布曲线上，峰值一半处，曲线上两点的横坐标间的距离。注：如果该曲线由几个峰组成，则每个峰都有一个半高宽。［GB/T4960.6—1996的3.2.20]

十分之一高宽(FWTM) full width at tenth maximum(FWTM)在单峰构成的分布曲线上，峰值十分之一处，曲线上两点横坐标间的距离。3.9

半导体X射线探测器系统semiconductorX-raydetector system利用对X射线灵敏的半导体探测器产生与X射线能量成正比的电信号（电子一空穴对的数目）的原理测量X射线的系统。它通常由半导体X射线探测器、低噪声前置放大器和低温真空装置三部分组成，以下简称探测器系统。

半导体X射线能谱仪semiconductorX-rayenergy spectrometer由探测器系统、探测器偏压电源、主放大器和多道分析器（包括计算机化的多道分析器）组成以测量X射线能量分布的仪器（以下简称能谱仪)。3.11

主放大器main amplifier

成形放大器shapingamplifier

在放大器系统中，跟在前置放大器之后且包含有脉冲成形网络的放大器。［GB/T4079—1994的3.3］

成形网络shaping network

由（一个或几个微分器组成的）高通网络和（几个积分器组成的)低通网络组成的网络。它可以减少(改变)前置放大器输出的脉冲宽度，从而提高其时间分辩率和信号噪声比。LGB/T 40791994 的 3. 1. 10 13.13

偏置脉冲放大器biasedpulseamplifier仅对输入脉冲信号超过预定阈值的部分提供放大输出的脉冲放大器。3.14

多道分析器（MCA）multi-channelanalyzer(MCA）多于一道的分析器，通常包含有足够多的道数。按照输人信号的一个或多个特性(幅度、时间等)对信号进行分类计数，从而测定其分布函数。［[GB/T4960.6—1996的3.1.23]2

谱线spectrum line

表示一个人射辐射特性的谱的尖峰部分，通常是指单能辐射的全能峰。3.16

GB/T 11685--2003

本底（与半导体探测器谱峰有关的）background(associated with spectral peak from semiconductor detector)

由待测单能辐射谱线以外的辐射所引起的非理想谱响应。3.17

尾（单能峰的）tail(of mono-energetic spectral peak）由待测的单能辐射引起的而又不遵守全能峰谱形(准高斯形)限制的任何峰形畸变。3.18

峰位peak position

在脉冲幅度谱中一个峰(谱线)的矩心处的能量或等效量3.19

基线（脉冲峰位处的）baselineat pulse peak）无脉冲时，相应脉冲峰位处所具有的电压瞬间值。3.20

基线恢复baselinerestoration

用于加速电压返回基线的(线性或非线性)技术3.21

积分非线性（INL）integral non-linearity(INL）(%)

以最大额定输出脉冲幅度（或多道分析器道数）的百分数表示的、实际响应曲线与理想响应直线间的最大偏差。

噪声线宽noise line-width

噪声对谱峰宽度的贡献。

堆积（计数装置中的）pile-up(in countingassembly）一个脉冲叠加在前一脉冲的后沿或前沿上，引起脉冲幅度读数不正确。堆积也会使某些脉冲无法分辨。

反堆积 pile-up rejection

用于识别和剔除堆积脉冲(信号)的技术。3.25

极一零相消pole-zero cancellation用来消除长持续时间的下冲的一种脉冲成形方法。3.26

标准工作轴线（半导体X射线能谱仪的）spectrometer)

standard working axis(of semiconductor X-ray energy通过探测器人射窗中心，且垂直于人射窗的一条直线。3

GB/T 11685--2003

working distance

工作距离

X射线放射源与探测器（人射)最外层窗之间沿标准工作轴线的距离。4符号

本章列出与探测器系统和能谱仪有关的符号，但不包括第3章中已定义的符号和第6～10章的公式中将说明的符号：

C。测量时脉冲产生器与电路耦合用的校准电容；Ca—--探测器电容；

前置放大器的有效输人电容；

前置放大器积分环中的反馈电容；对应能谱仪最大线性输出的能量；均方根噪声电压：

多道分析器所测能谱的道(道址)；多道分析器所测能谱的峰位道（或最高计数道）；多道分析器所测能谱中m道的计数；多道分析器所测能谱中峰位道mp的计数；R—-前置放大器中用于释放C上的电荷以免前置放大器工作点超出动态范围的电阻；Rt.探测器的负载电阻；

Vp-脉冲产生器加在 C。上的电压；Z。~-特性阻抗;

入———与X射线光子相对应的特征波长；T——时间常数。

5一般原则

5.1被测对象及其性能特性

被测对象是探测器系统或能谱仪，其性能特性由设计决定，应满足产品标准等技术文件的要求。本标准中被测的性能特性是指X射线在多道分析器上所形成能谱的主要特性：能量分辨率和能谱畸变；

b）积分非线性；

c）计数率效应；

d）电压变化影响、温度效应和长时间不稳定性；效率；

f）过载效应。

注：探测器系统或能谱仪中部件的测量见GB/T4079和参考文献[2]，[3]。5.2测量设备

测量设备是用于测量被测对象的设备，例如，放射源、精密脉冲产生器和示波器等。测量设备应符合标准的有关规定（建议采用标准化的设备），其对应的性能特性应显著优于被测对象，例如，它们对被测对象特性的影响不应大于测量结果的10%，以保证测量结果的准确度和有效性。当测量设备不能满足上述要求时，应采取措施避免它们对测量结果的影响，例如，应采取扣除测量设备所引人误差的方式对最后结果进行修正（见8.2.3.3）。又如，在测量探测器系统的温度效应、长时间不稳定性时，适当调节精密脉冲产生器的输出幅度和主放大器的增益，使其不受温度和时间的影响（详见9.3和9.4)

5.3测量系统

完成一项特性测量时，被测对象和测量设备（包括放射源）总是连接（布置)在一起，构成完整的系4

统，称为测量系统，例如，图1所示的系统。示波器

精密脉冲

产生器

放射源

半导体

探测器

偏压（偏置）

放大器

注：用探测器电容代替检验电容，可降低输人端的分布电容。主放大器

图1被测特性的基本测量系统

GB/T11685—--2003

分析器

由于探测器系统的输出必须通过主放大器输入多道分析器、然后在多道分析器上获取X射线能谱方能观察和确定其性能特性，所以探测器系统和能谱仪基本上采用相同的测量方法。测量探测器系统时，探测器偏压电源、主放大器和多道分析器等是测量设备的一部分。测量能谱仪时，组成能谱仪的所有部件(包括多道分析器)均属于被测对象根据实际情况，探测器系统的测量与能谱仪的测量在细节上略有差别。5.4测量条件

5.4.1环境条件

测量应在参考条件或标准试验条件下进行；在对环境条件不产生异议时，也可在正常大气条件下进行。测量电源变化影响或温度效应时，仅该影响量在给定范围变化，其他条件仍保持在参考条件或标准试验条件下。参考条件、标准试验条件和正常大气条件见表1。表1参考条件和标准试验条件

影响量

环境温度

相对湿度

大气压强

交流供电电压

交流供电频率

交流供电波形

环境辐射

（空气吸收剂量率）

外磁场干扰

外界磁感应

放射性污染

参考条件

101.3 kPa

50 Hzh

正弦波

0. 1 μGy/h

可忽略

标准试验条件

18℃22℃

50% ~75%

86 kPa~106 kPa

(1±1%)Un

(1±1%)50 Hz

波形总畸变<5%

<0. 25 Gy/h

小于引起干扰的最低值

小于地磁场引起干扰的2倍

可忽略

正常大气条件

15℃～35℃

45% ~75%

86 kPa~106 kPa

\U为单相电源220V或三相电源380V。当用电池供电时，其电压的变化为额定值的土1%，不考虑纹波。b交流供电频率，特殊情况按产品标准处理。5

GB/T11685—2003

5.4.2放射源

应选用容易得到、其有简单能谱和尽量包括整个感兴趣能量范围的放射源。推荐表2中的X射线放射源，必要时可补充其他X射线能量的放射源。放射源中的杂质不应对测量结果产生明显影响5.4.3其他条件

应说明脉冲成形类型和时间常数、探测器偏压、计数率等有关的测量条件。5.5测量要求

5.5.1测量被测对象的性能特性时，半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管（FET)等元件应保持在各自规定的低温下。

示例：半导体探测器和前置放大器的第一级场效应管（FET)等元件应封装在冷指中，测量各项性能特性时，冷指应保持在液氮的低温下。第一次注人液氮后与开始测量之间应有24h以上的时间（由室温到低温的平衡）。以后每次加注液氮，一般需2h后方可测量。5.5.2测量时应按规定极性在探测器上加偏压，且不应超过最大偏压和偏压的变化率。另外，不应超过照射量和照射量率的额定值、探测器的最高温度及规定的其他技术条件的极限。5.5.3在任何一项特性测量前应按产品标准等技术文件进行预热。在任何一项或全部特性测量后，测量结果应能在测量精密度范围内重复。5.5.4应确保电源噪声、接地回路噪声和机械震动等对测量结果无明显影响。5.5.5不同操作条件或形式下测得的特性不允许出现在同一条曲线或同一张表格中，表达时应以操作条件或形式为参数，用一族曲线来表示。当同一系统在不同操作条件或形式下测量时，其结果可用于进行对比。

6能量分辨率和能谱畸变

6.1概述

测量系统如图1所示。精密脉冲产生器主要用于噪声的测量，应避免使用50Hz的市电作产生器的电源。若精密脉冲产生器模拟探测器信号脉冲，使用时应将脉冲产生器的输出脉冲送到前置放大器的输人端。当测量X射线分辩率时，特别是在高计数率和（或）长脉冲成形时间下进行测量时，应关闭脉冲产生器。

测量用主放大器应具有“准高斯”成形器，且微分、积分时间常数可调；放大器的极一零补偿应调整到最佳状态。电路系统若带有基线恢复器应予以说明。6.2电噪声的测量

6.2.1脉冲幅度分布法测电噪声

6.2.1.1测量系统

脉冲幅度分布法测量噪声的测量系统见图1。图中的耦合电容器C。可用探测器自身电容Ca代替，以降低前置放大器输人端的分布电容。测量时，系统的所有部件都应工作在线性范围内。6.2.1.2测量程序

将探测器加上规定的偏压并置于合适的X射线放射源（如5’Fe的5.9keV锰K。线）的辐照下，调节测量系统增益和脉冲幅度，使X射线峰的半高宽（FWHM)至少为8道，在多道分析器上累计一个谱。移去放射源，用脉冲产生器的输出脉冲代替X射线放射源，调节脉冲产生器的输出幅度，使多道分析器得到的峰位和原先测得的X射线峰位相重合，并使半高宽至少为5道。标定脉冲产生器输出幅度的能量，然后固定脉冲产生器的输出。当脉冲产生器输出脉冲的谱峰的半高宽少于5道时，应增加多道分析器的道数，直到满足要求为止，然后重新进行上面的测量，再次标定脉冲产生器输出幅度的能量。在上述测量条件下，当脉冲产生器等效输出能量为E和E2时，在多道分析器内积累对应的两个峰，其峰位道为mpi和mp2，如图2所示。6

峰位道的计数应大于 4000。

计数/道

6.2.1.3数据处理

图2典型的噪声测量脉冲幅度谱

—道数

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电噪声线宽是电子学线路和探测器等对能量分辨率的贡献，即以能量为单位的半高宽或十分之一高宽。

首先按公式（1)计算多道分析器的每道等效能量S(能量单位/道）：S= E,-E

mp2 -- mp

电噪声线宽△(以能量单位表示的半高宽)按公式(2)定义：A = SXaT -

式中：

(E2-EL)AT

以道数表示的能谱峰的半高宽FWHM，由制造商给定的内插法求得（见图2）。电噪声线宽%（以能量单位表示的十分之一高宽）按公式（3)定义：(Ez-EL)or

(mp2mpI

式中：

——以道数表示的能谱峰的十分之一高宽FWTM，由制造商给定的内插法求得（见图2)。当本底较大时，在求能谱峰的半高宽和十分之一高宽前应先扣除本底。1

（2）

（3）

在说明总噪声线宽时，应给出脉冲成形（包括全脉冲宽度）的全部数据（例如2μsCR-RC成形电路，或具有四个2μsCR积分和一个2usRC微分的准高斯型电路）。若使用基线恢复和（或)门技术，则应说明它们的性能。

6.2.2用示波器和均方根电压表测电噪声6.2.2.1测量系统

用示波器和均方根电压表测量电噪声的测量系统如图3所示，在均方根电压表上显示均方根电噪声电压。

该均方根电压表的频率响应要求平坦，带宽应扩展到至少为放大器脉冲成形网络频带中心频率的10倍；另外，无论其噪声水平降低到何等程度，放大器的增益均应保持恒定。本测量方法仅适用于一般的能谱仪，不适用于对带有偏置放大器、基线恢复或门控等放大电路的能谱仪，也不适用于测量探测器系统的电噪声。7

GB/T 11685--2003

6.2.2.2测量程序

前置放大器

精密脉冲产生器

衰滋输出

主放大器

直接输出

精密均方根电压表

示波器

图3用示波器和均方根电压表测噪声的测量系统多道分析器

测量应按6.2.1规定的操作条件和技术要求进行。除了用示波器比较放射源与脉冲产生器的脉冲幅度外，脉冲产生器的归一控制与6.2.1相同。加人来自脉冲产生器的等效于能量为Ep的脉冲，用示波器测量放大器的输出脉冲幅度为V。然后关闭脉冲产生器，从电压表中读出均方根噪声电压en。（单位同V）。

6.2.2.3数据处理

电噪声线宽A（能量单位表示的半高宽)由公式(4)计算：EE

=2.35Xa×em(

式中：

a--一对于正弦波刻度的平均读数电压表为1.11，而对真正均方根电压表为1。6.2.3从X能量分辨率计算电噪声的近似值从X能量分辨率计算电噪声近似值的方法见附录A。6.3作为放大器时间常数函数的噪声线宽（4）)

由噪声线宽对放大器时间常数所作的曲线，可得到有关噪声贡献的数据。这条曲线将给出兼顾计数率和能量分辨率的重要信息。用成形时间常数可调的放大器，按6.2.1所述的方法可进行本测量。测得的结果用噪声线宽对脉冲成形时间常数（以基线恢复之类的其他可能变数为参变量）曲线表示。6.4能量分辨率

6.4.1X射线放射源

能量分辨率的测量推荐使用表2中放射源的一种。若只在一种能量下测定分辨率，最好用Fe放射源。5.9keV的锰X射线在放大器噪声展宽与探测器的其他分辨率展宽效应之间将呈现一种合理的兼顾。大于30keV的谱线主要用于锗探测器。为了防止来自反散射辐射的谱畸变，源的衬垫材料的厚度和原子序数应尽可能小。8

放射源

1o9 Cd

57 Coh

表2测量常用放射源

11. 25 keV

13.94 keV-

21.99kev.

Mn K.(5. 894 keV)

MnK.(6.489keV)

14.4 keV-..

122.0keV-

a55Fe源在作能量宽度和分辨率测量时，应准确到小数点后3位。b 测量计数率效应时,不采用57Co源。6.4.2测量系统

GB/T11685—2003

能量分辨率的测量即用脉冲幅度分布法测X射线能谱的总线宽，测量系统如图1所示。测量时关断脉冲产生器。放射源应置于标准工作轴线上，放射源到探测器系统窗的距离不应小于制造商规定的工作距离。源的有效直径不应显著超过标准源直径。放大器时间常数应选择为总噪声最小时的值。

6.4.3测量程序

调节放射源与探测器的距离，使K。谱线的计数率为1000s\1。半高宽不应小于10道，在峰位道或最高计数道内的计数不应少于40000。当放射源发出的是真正的特征X射线时，K。和K峰位可用来刻度多道分析器的每道等效能量S，具体计算见公式（1)。在其他情况下，或当K。和K。无法分辨开时，可采用6.2.1的脉冲幅度分布法校准。

6.4.4数据处理

能量分辨率的测量结果用半高宽和(或)十分之一高宽(能量单位)表示。半高宽A由公式（5)计算：

式中：

(mP2一mP1

A%—能谱峰以道数表示的半高宽FWHM(在内插的分数道内，内插法由制造商给出）。十分之一高宽%由公式（6)计算：（5）

GB/T 11685—2003

式中：

%= S×%-(E-EL)%

Imp2-mpi

一一谱能峰以道数表示的十分之一高宽（在内插的分数道内，内插法由制造商给出）。对高斯型的能谱峰，0%=1.78（△%），因此=1.78（4）。在能量分辨辩率测量的报告中应说明：a）人射X射线放射源及其能量；b）

测量所用的计数率；

c）放射源—

探测器的几何条件(工作距离和放射源的直径)；（6）

探测器的详细参数（如：硅或锗半导体、探测器的工作偏压、探测器的形状、面积、耗尽层的厚度等)；

e）准直器的使用情况和参数；

f）同样工作条件下的系统噪声线宽；g）放大器脉冲成形参数（包括全脉冲宽度和基线恢复参数）。6.4.5数据校验

除电噪声外，其他所有因素（统计涨落和电荷收集问题)引起的谱线展宽，以能量单位表示的半高宽和十分之一高宽%可用正交法（平方差的平方根）从能量分辨率中扣除电噪声（线宽）后得到，由公式（7)和（8),计算：

= V()2-()2

% ()-()2

仅仅由统计涨落贡献的能量分辨率(能量单位表示的半高宽△°)极限由公式(9)计算：lim(A) = 2.25 FeE

式中：

E—X射线的能量；

E探测器中形成 1对电子一空穴对所需的平均能量：F一一法诺因子，硅和锗的法诺因子F值尚未准确测定，常用的估计值为0.1。6.5峰谷比和峰尾比

6.5.1概述

（7）

两个紧着的峰（例如来自55Fe放射源的锰K。和K。）的峰谷比（6.5.2)以及峰尾比（6.5.3），能非常灵敏地反映从探测器（或它的部分死层窗）中的电荷收集问题到电子学仪器中的基线不稳定性以及其他有关计数率效应等各种因素引起的谱畸变。峰尾比亦能灵敏地指示被测对象的谱线一本底比性能。当引用峰谷比或峰尾比时，应详尽说明测量条件，包括放射源一探测器几何条件（工作距离和源直径）、放大器时间常数的设置、输入计数率和其他能明显影响测量的主要变量。测量峰谷比或峰尾比时，测量设备的参数应与测量半高宽等特性时的参数相同。6.5.2峰谷比

给定的两个谱峰间的峰谷比是较大峰的高度与两峰间谷的最小高度之比。应根据足够的统计信息（例如峰谷中的每道计数）说明峰谷比，以保证其最大统计误差小于5%。当所测能谱中锰的K。谱线和K：谱线之间的最低计数大于400时，首先记录能谱曲线，其次计算K。谱线最高计数道的计数Np和K。与K：谱线之间的最低计数道邻近5道计数的平均值Cv，系统的峰谷比P。由公式（10)计算：

.....-+( 10 )

6.5.3峰尾比

GB/T 11685—2003

将5Fe标准源的活性面垂直且对中置于标准工作轴线上，工作距离为制造商所规定的距离，调节系统增益使半高宽至少为10道，在5.9keV能量对应的峰位道或最高计数道内累积计数，当Np超过20000时记录能谱曲线。分别以围绕5.4keV、4.5keV和1keV能量为中心的连续5道为一组，对每组计数分别取平均值CI、C2和C3，则峰尾比P1、P2和P：可由公式(11)计算：P二 Np/C

P2 Np/C2

P3 = Np/C.

..........( l1 )

由于周围或源衬底的反散射、高计数率、系统噪声（接地回路、交流噪声等）、设备调节不当（极一零相消网络调节不当、非最佳成形时间等)或者在附近有其他的放射源等因素都会引起被测对象性能变坏，进而导致峰尾比下降。为了使上述测量具有意义，除了5Fe放射源外，其他原因引起的本底应足够小，以致可以忽略不计。

假如在放射源中存在对尾部事件有贡献的其他放射性核素（杂质），用上述测峰尾比的方法可能产生错误结果。在5Fe放射源与探测器之间插人一个吸收片后再测峰尾比，即可测出放射源中杂质所引起的误差。

7积分非线性

7.1脉冲幅度分析法

7. 1. 1 测量系统

脉冲幅度分析法测积分非线性的测量系统如图1所示。用一组能量范围适当的特征X射线照射探测器。通常，为了较好地测量积分非线性，至少采用10条谱线，这10条谱线应在感兴趣的能量范围内尽可能均匀分布。谱线的最低能量应小于感兴趣能量范围下限的110%，而谱线的最高能量应大于感兴趣能量范围上限的90%。若表2中的放射源不能完全满足要求时，它们可用X射线、射线或带电粒子激发的二次荧光产生。

积分非线性的测量应在与测量能量分辨率相同的条件下进行。应使用特征能量已精确标定的谱线，尽量避免使用那些无法分辨的多重谱线，它会造成谱线的明显展宽。另外，为了避免由计数率引起的测量设备的增益偏移或漂移误认为是被测对象的非线性，最妥当的办法是全部谱线都在低计数率下在同一时间获取。假如这些谱线不是同时获取而是逐个获取或分组获取时，测量应确保计数率低，且各谱线计数应累计到可以进行相互比较的水平。7.1.2数据处理

从前面已测量的X射线谱，在用能量作横坐标、多道分析器的道数作纵坐标的直角坐标上画出每个峰的峰位道对该峰的X射线能量的曲线，然后用最小二乘法（或作图法）拟合得到该曲线的理想直线，如图4所示。

用百分数表示的积分非线性INI.由公式(12)计算：INL = LAEmxl × 100%

式中：

1△Emx！—一能量的实际值与理想响应值之间最大偏差的绝对值，以能量单位表示；E相应于感兴趣能量范围的满刻度，以与△Emax相同的能量单位表示。( 12 )

当使用单一非直接测定的数值来表征积分非线性时，在被测对象规定的整个工作范围内都不应超过这个数值。

现行

北检院检验检测中心能够参考《GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法》中的检验检测项目，对规范内及相关产品的技术要求及各项指标进行分析测试。并出具检测报告。

检测范围包含《GB/T 11685-2003 半导体X射线探测器系统和半导体X射线能谱仪的测量方法》中适用范围中的所有样品。